Strona główna | Baza wiedzy | Badania geotechniczne | Obliczenia stateczności
OBLICZENIA STATECZNOŚCI
Istnieje wiele sposobów, według których wykonuje się obliczenia stateczności dla osuwisk skarp i zboczy (grunty rodzime), ale także dla utworów antropogenicznych takich jak nasypy drogowe, kolejowe czy różnego rodzaju obwałowania. W dzisiejszych czasach, w dobie komputeryzacji obliczenia te wykonuje się za pomocą specjalistycznych programów komputerowych, które w swych obliczeniach wykorzystują różne algorytmy. Przeważająca większość z nich analizuje równowagę sił w zadanym modelu obliczeniowym. Wskaźnik stanu równowagi FoS (ang. Factor of Safety – współczynnik bezpieczeństwa) jest stosunkiem uogólnionej sumy sił utrzymujących, wywołanych tarciem i spójnością materiału (a także sił pochodzących od zabezpieczenia geotechnicznego danej skarpy lub zbocza takich jak kotwy, gabiony, siatki „geoweb”) do sumy uogólnionych sił obciążenia, które wywołane są siłami grawitacji, obciążeniem statycznym i dynamicznym oraz siłami filtracji.
Rozwiązanie tego równania najczęściej sprowadza się do znalezienia rzeczywistej lub potencjalnej powierzchni poślizgu, a dobór odpowiedniej metody obliczeniowej, która pozwala na ocenę stateczności skarpy lub zbocza zależy od jej możliwej przewidywanej postaci deformacji. Przy analizie stateczności zbocza zbudowanego ze skał lub gruntów, należy wziąć pod uwagę wszystkie możliwe elementy procesu osuwiskowego.
Podczas wybierania metody obliczeniowej zaleca się uwzględnienie:
- warstwowania gruntu,
- występowania i nachylenia nieciągłości,
- filtracji i rozkładu ciśnień wody w zboczu (uwzględnianie wody),
- stateczności krótko- i długotrwałej,
- odkształceń zbocza od pełzania.
Model obliczeniowy wraz z warunkami brzegowymi dla analizy stateczności zbocza przeciętego drogą asfaltową
Szczegółowo analizując konkretny przypadek programy obliczeniowe typują rodzinę powierzchni poślizgu przy czym obliczany jest współczynnik bezpieczeństwa dla najbardziej niekorzystnej z nich. Wykorzystując metody równowagi sił zakłada się dodatkowo:
- płaski stan naprężenie – odkształcenie,
- dwuwymiarowy charakter modelu obliczeniowego (przekrój geotechniczny),
- jednoczesne występowanie stanu granicznego na całej powierzchni poślizgu,
- liniowy rozkład naprężeń od ciężaru własnego,
- różne kształty powierzchni poślizgu: płaski, kołowo – cylindryczny, kołowy,
- występowanie przy granicznym stanie równowagi hipotezy wytrzymałościowej Coulomba.
W praktyce stosuje się następujące metody obliczeniowe:
Metody analityczne
Sprawdzają się w prostych warunkach geologicznych, gdy płaszczyzny poślizgu nie mają skomplikowanego przebiegu. Podczas obliczeń model sprawdzany jest pod kątem różnych płaszczyzn poślizgu pojedynczo i odrębnie dla każdej z nich.
Metody numeryczne
Są metodami zaawansowanymi i bardziej szczegółowymi w porównaniu z metodami analitycznymi. Podczas obliczeń model pokryty zostaje odpowiednio gęstą siatką i rozkład sił obliczany jest dla każdego węzła oczka siatki. Możliwe jest analizowanie wszystkich wykrytych w modelu płaszczyzn poślizgu jednocześnie oraz ich wzajemnych zależności.
